氧化鋁空心球的生產與使用

 

      氧化鋁空心球是以工業氧化鋁為原料經電弧爐高溫熔融、熔體經壓縮空氣噴吹而制得的一種空心球狀物。以氧化鋁細粉為原料制成的高純氧化鋁空心球制品具有優良的隔熱保溫性能及耐高溫性能，使用溫度可高達1800℃以上，可廣泛用于不直接接觸高溫熔體的高溫窯爐的內襯，也可以用于高溫窯爐的保溫層材料。

 

       氧化鋁空心球制品中由于骨料及基質礦相組成均為剛玉相，熱膨脹率較大，導致氧化鋁空心球制品的熱穩定性較差，大大影響了氧化鋁空心球制品的使用壽命，特別是在溫度波動較大的環境中使用易發生開裂、剝落，使用壽命短，很難滿足高溫或超高溫間歇式窯爐的使用要求。然而1700℃以下的莫來石結合氧化鋁空心球制品和使用1800℃以上的高熱穩定性氧化鋁空心球制品，能夠滿足不同使用條件高溫窯爐的需求。

 

       工業窯爐對氧化鋁空心球制品性能的要求：1、有足夠的耐火度，在最高使用溫度下不發生熔化或軟化；2、在最高使用溫度下，具有足夠的高溫機械強度；3、在高溫下體積穩定；4、在溫度急劇變化時不發生破裂和剝落；5、在高溫下能承受爐內氣氛或材料的侵蝕；6、在高溫下有良好的絕緣性能；7、能保溫，使向外界散失的熱量較少。

 

一、低溫型氧化鋁空心球制品

 

       普通的高純氧化鋁空心球制品由于氧化鋁空心球骨料顆粒呈球面，顆粒之間點結合，不能形成網絡交錯，相互鑲嵌的高強結構，顆粒之間的結合力較差，再加上普通氧化鋁空心球制品的基質相是剛玉，導致該產品的熱穩定性較差，大大影響氧化鋁空心球制品的使用壽命。研究顯示，氧化鋁空心球制品中引入膨脹系數較小的第二相莫來石相可以有效地改善制品的熱穩定性，在基質中引入氧化硅、粘土等微粉來代替 部分燒結氧化鋁微粉，使得基質內莫來石化，莫來石結合相的引入能大大提高了氧化鋁空心球制品的熱穩定性，但隨雜質引入也降低了其最高使用溫度。

 

       原料對制品的高溫使用性能影響很大，因此在生產氧化鋁空心球制品的過程中對原料的要求非常嚴格，盡量減少R2O，RO，Fe2O3，TiO2等含量。

 

二、高溫型氧化鋁空心球制品

 

       采用的是3~0.2mm的氧化鋁空心球及鎂氧化鋁空心球作為骨料，以燒結氧化鋁微粉和含氧化鎂的添加物為基質。研究表明，普通高純氧化鋁空心球制品的基質部分主要組成為剛玉，剛玉的熱膨脹系數較大，這是導致該材料熱震穩定性差的主要原因之一。通過引入熱膨脹系數較小的第二相來構成復合材料，利用兩者之間膨脹系數失配造成的微裂紋，改善耐火材料的抗熱沖擊性能，從而有效地提高氧化鋁空心球制品的熱震性能。通過在基質中引入適量的氧化鎂，使其在燒成過程中原位反應生成平均線膨脹系數較小的第二相。兩者之間的膨脹系數失配會造成微裂紋，可有效地緩沖吸收溫度波動產生的熱應力，從而提高氧化鋁空心球制品的抗熱震性能。

 

       另一個影響氧化鋁空心球制品抗熱震性的原因是結構的致密程度，含有氧化鎂的氧化鋁空心球制品中，基質要發生尖晶石化反應，產生體積膨脹。

 

三、氧化鋁空心球制品的優勢

 

1、耐高溫：使用溫度可達1800℃，熱穩定性好，重燒線變化率小，使用更長久。

2、優化結構，減輕爐體重量：現在使用高溫材料都屬于重質磚，其體積密度大于氧化鋁空心球磚的體積密度，那么同樣一立方米體積，使用氧化鋁空心球磚可以減輕爐體重量。

3、節省能源：氧化鋁空心球制品熱導系數低，可以起得很好的保溫效果，減少熱量散發，提高窯爐使用熱效率，縮短生產周期從而起到節約能源的目的。

4、節省材料：要達到同樣的使用溫度，如使用重質磚其價格和氧化鋁空心球磚價格相當，而且還需要相當可觀的保溫層耐火材料。若使用氧化鋁空心球磚，不但會節省重質磚的使用量，更可節省保溫層耐火材料。

 

四、氧化鋁空心球制品的應用

 

       氧化鋁空心球制品主要用于陶瓷、砂輪、耐火材料、冶金、化工、玻璃等工業各種高溫窯爐的工作內襯和隔熱襯，例如，石化工業的氣化爐、造氣爐、炭黑反應爐、冶金工業的加熱爐和陶瓷工業的燒結爐以及高溫硬質合金的中頻感應爐、石英玻璃熔融爐等。

 

 

 

 

 

 

 

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